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Dokumentenidentifikation DE202006009985U1 16.11.2006
Titel Bodenkonstruktion für horizontale Koksöfen
Anmelder Uhde GmbH, 44141 Dortmund, DE
DE-Aktenzeichen 202006009985
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 16.11.2006
Registration date 12.10.2006
Application date from patent application 06.06.2006
File number of patent application claimed 10 2006 026 521.1
IPC-Hauptklasse F27D 1/04(2006.01)A, F, I, 20060627, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Bodenformstein für Koksöfen in horizontaler Bauweise, so genannte Non-Recovery- oder Heat-Recovery-Koksöfen, der aus mindestens zwei Schichten aufgebaut ist und die Schichten aus dem selben oder unterschiedlichen feuerfesten Materialien gebildet sind. Im bestimmungsgemäßen Einbau in einem horizontalen Koksofen ist die vom Ofenraum aus gesehen erste Schicht (Oberseite) aus einem vollen Material gebildet und die zweite Schicht (Unterseite) weist eine Vielzahl von Öffnungen, Spalten, Lücken oder dergleichen auf, wobei die Gasräume dieser Öffnungen, Spalten, Lücken oder dergleichen im bestimmungsgemäßen Einbau mit dem Gasraum des darunter verlaufenden Rauchgaskanals verbunden sind.

Die Beheizung von Heat-Recovery-Verkokungsöfen erfolgt üblicherweise durch Verbrennung des bei der Verkokung entstehenden Gases. Die Verbrennung wird dabei so gesteuert, dass ein Teil des Gases oberhalb der Kohlecharge mit Primärluft in der Ofenkammer verbrennt. Dieses teilverbrannte Gas wird über Kanäle, welche auch als "Downcomer" bezeichnet werden, den Heizzügen der Sohle der Ofenkammer zugeführt und hier durch Zugabe weiterer Verbrennungsluft, der Sekundärluft, vollständig verbrannt. Auf diese Weise wird der Kohlecharge Wärme direkt von oben und indirekt von unten zugeführt, was sich vorteilhaft auf die Verkokungsgeschwindigkeit und damit auf die Leistung der Öfen auswirkt.

Diese bekannten Koksöfen arbeiten prinzipiell zuverlässig, weisen aber den Nachteil auf, dass lange Garungszeiten von bis zu 60 Stunden benötigt werden, um den Kokskuchen auszugaren. Aufgabe der Erfindung ist es somit, einen Koksofen und ein Verfahren zu offenbaren, mittels welchem kürzere Garungszeiten erreicht werden.

Es konnte gefunden werden, dass eine Ursache für die Garungszeit der massive Ofenboden darstellt, der die Kohleschüttung tragen muss. Dieser weist einen erheblichen Wärmeleitwiderstand auf, so dass die Unterseite der Kohleschüttung deutlich langsamer ausgart als die Oberseite. Daher löst die Erfindung die Aufgabe durch einen Bodenformstein für horizontale Koksöfen. Der im bestimmungsgemäßen Einsatz zwischen Koksofenkammer und Rauchgaskanal befindliche Bodenformstein ist in vertikaler Richtung aus mindestens zwei Schichten aufgebaut und auf die Wände der Rauchgaskanäle gestützt. Jede dieser Schichten ist aus dem selben oder unterschiedlichen feuerfesten Materialien, wie Silikatmaterial, Schamott, etc. gebildet. Der erfindungsgemäße Bodenformstein zeichnet sich dadurch aus, dass die vom Ofenraum aus gesehen erste Schicht, die Oberschicht, aus einem vollen Material gebildet ist, und die zweite Schicht, die Unterschicht, eine Vielzahl von Öffnungen, Spalten, Lücken, kleine Kanäle oder dergleichen aufweist, wobei die Gasräume dieser Öffnungen, Spalten, Lücken, Kanäle oder dergleichen mindestens einseitig zur Atmosphäre hin offen sind, und im bestimmungsgemäßen Betrieb mit dem Gasraum des darunter verlaufenden Rauchgaskanals verbunden sind.

Zur Herstellung eines Koksofenbodens wird eine Vielzahl dieser erfindungsgemäßen Bodenformsteine in einer oder mehreren Reihen nebeneinander angeordnet. Getragen werden diese Bodenformsteine am Bestimmungsort von den Trennwänden der horizontalen Rauchgaskanäle, beziehungsweise am Ofenrand von der jeweiligen Fundamentwand.

Bei bekannten horizontalen Koksöfen werden die Koksofenböden mit hohem Zeitaufwand aus sehr vielen Einzelsteinen gemauert. Daher ist ein besonderer Vorteil bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Bodenformsteins darin zu sehen, dass dieser Zeitaufwand erheblich vermindert werden kann.

Idealerweise weist die zweite Schicht eine gewölbeartig geschwungene äußere Form auf und die erste Schicht hat mindestens eine ebene äußere Oberseite, auf welcher im bestimmungsgemäßen Betrieb der Kokskuchen bzw. die Kohle- oder Koksschüttung während der Garungszeit liegt.

Bei den vorliegenden Temperaturen um 800°C sind die konvektiven Anteile des Wärmetransports nachrangig gegenüber dem strahlungsbedingten Anteil des Wärmetransports, so dass kein Gas in den Öffnungen, Kanälen etc. strömen muss. Mit dem Einsatz der zweiten Schicht in Form eines derartigen Gitterwerkes wird die Statik des Ofens daher nur minimal beeinflusst, aber die Stärke des tragenden Koksofenbodens kann um bis zu 40% verringert werden. Dies führt zu einer erheblichen Verringerung des mittleren Wärmeleitwiderstandes des Koksofenbodens und in der Folge zu einer ebenfalls erheblichen Verkürzung der Garungszeit beziehungsweise Erhöhung der Ofenleistung. Ein positiver Begleiteffekt entsteht dadurch, dass die erhöhte Oberflächenrauhigkeit der Rauchkanaldecke zu einer lokalen Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit führt, wodurch pro Zeiteinheit ebenfalls eine Vergrößerung der übertragbaren Wärmemenge erfolgt.

Nachstehend sollen anhand der 2 und 3 beispielhaft einige Ausführungsvarianten näher beschrieben werden. 1 zeigt in einer Schnittdarstellung einen im Stand der Technik bekannten Koksofen 1 in horizontaler Bauform. Die eigentliche Koksofenkammer 2 ist von den Außenmauern 3 umschlossen und wird über den Primärluftkanal 9 mit Verbrennungsluft versorgt. Die Verbrennungsgase werden aus der Koksofenkammer 2 über einen Wandkanal, die so genannten Downcomer 4, in die Rauchgaskanäle 5 geleitet, welche unterhalb des Koksofenbodens 11 verlaufen. Die Rauchgaskanäle 5 sind durch Trennwände 6 separiert, stehen aber in nicht dargestellter Weise miteinander in Verbindung. Unterhalb der Rauchgaskanäle 5 verlaufen Sekundärluftkanäle 8, worüber die Verbrennung in den Rauchgaskanälen 5 gesteuert werden kann. Die Kohleschüttung beziehungsweise der Koks 10 liegt beim bestimmungsgemäßen Betrieb als Schüttung oder gepresster Kuchen auf dem Koksofenboden 11.

In 2 ist in einer Schnittzeichnung der Aufbau des Koksofenbodens gezeigt, wenn die erfindungsgemäßen Bodenformsteine 19 verwendet werden. Der Bodenformstein 19 ist in vertikaler Richtung als ein durchgängiger Formstein ausgebildet und ruht im eingebauten Zustand auf je zwei Trennwänden 6. In dem Bodenformstein 19 sind herstellungsseitig Öffnungen, Kanäle 18 oder dergleichen vorgesehen worden. Die einseitig offenen Kanäle 18 stehen mit dem Gasraum des Rauchgaskanals 5 in Verbindung. Die Kanäle 18 verlaufen in dem gezeigten Beispiel nicht lotrecht auf die erste Schicht 11a zu, sondern sind fächerartig angeordnet, so dass nur möglichst kleine Bereiche der ersten Schicht 11a ohne Verbindung zu den Enden der Kanäle 18 verbleiben. Die Abmessungen der Bodenformsteine 19 sind von dem jeweiligen Rauchgaskanal abhängig, der von dem Formstein überdeckt werden soll. Wie in 2 gezeigt, überspannt ein Bodenformstein 19 die gesamte Rauchgaskanalbreite und fußt beidseitig auf den Trennwänden 6. Am bestimmungsgemäßen Einbauort überdecken in Längsrichtung eine Vielzahl von parallelen Bodenformsteinen einen Rauchgaskanal. Die Tiefe der Bodenformsteine 19 ist nur durch fertigungstechnische oder transporttechnische Bedingungen begrenzt.

In 3 ist die Untersicht des Bodenformsteins 19 dargestellt. Die Schattenkanten der schräg nach oben verlaufenden Deckenkanäle 18 sind aufgrund der besseren Übersichtlichkeit nur für eine Reihe der Deckenkanäle 18 als gestrichelte Linien gezeigt.


Anspruch[de]
Bodenformstein für horizontale Koksöfen, dadurch gekennzeichnet, dass dieser in vertikaler Richtung aus mindestens zwei Schichten aufgebaut ist, und jede Schicht aus dem selben oder unterschiedlichen feuerfesten Materialien gebildet ist, wobei

– die erste Schicht eine Deckschicht darstellt, die aus einem vollen Material gebildet ist und

– die zweite Schicht eine Unterschicht darstellt, die eine Vielzahl von Öffnungen, Spalten, Lücken oder dergleichen aufweist, wobei die Gasräume dieser Öffnungen, Spalten, Lücken oder dergleichen zur Atmosphäre hin offen sind, und am Bestimmungsort im Koksofen mit dem Gasraum des darunter verlaufenden Rauchgaskanals verbunden sind.
Bodenformstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Kontur der zweiten Schicht eine gewölbeartig geschwungene Form hat und die erste Schicht mindestens eine ebene Oberseite aufweist. Bodenformstein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser in der Breite an den jeweiligen Rauchgaskanal und die Dicke der Rauchgaskanalwände angepasst ist, so dass jeder Bodenformstein den jeweiligen Rauchgaskanal überspannt und auf den Rauchgaskanalwänden aufliegen kann, wobei am bestimmungsgemäßen Einbauort eine Vielzahl von parallelen Bodenformsteinen einen Rauchgaskanal überdecken.






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